Evrenin Kaotik Doğuşu

Sana parçacık fiziği dünyasında yaşanan bir şeyden bahsetmem lazım ve inan bana, duyduğunda "vay be" diyeceksin.

Her Şey Nasıl Başladı

Tam 13,8 milyar yıl önce, evren bir anda ortaya çıktı. O ilk mikro saniyelerde — evet, milyonda bir saniye seviyesinde konuşuyoruz — her yer inanılmaz derecede sıcaktı. Trilyonlarca dereceden bahsediyorum. Bu sıcaklıklarda işler değişiyor. Bildiğimiz protonlar, nötronlar atomlar yok. Yerinde bir şey var: kuark-glüon plazması.

Kuarklar ve glüonlar, maddeyi oluşturan en temel yapı taşları. Kahve fincanın, telefonun, kedin, sen — hepsi bunlardan oluşuyor. Ama evrenin o ilk anlarında bu parçacıklar birbirine kenetlenmemişti. Serbestçe dolaşıyorlardı, ışık hızına yakın hızlarda koşuşturuyorlardı.

Sonra her şey bir o kadar hızlı soğudu ve kuarklar glüonlar birleşerek bugün bildiğimiz parçacıklara dönüştü. Bilim insanları uzun süre bu ilksel çorbayı gerçek anlamda inceleyemedi. Teoriler vardı, ama doğrudan kanıt mı? O yoktu.

İsviçre'nin Altındaki Tünelde Geçmişe Yolculuk

İşte burası ilginçleşiyor. CERN'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda çalışan fizikçiler yıllardır akıl almaz bir şey yapıyor: Ağır atomları — örneğin kurşunu — ışık hızına yakın hızlarda çarpıştırıyorlar. Bu çarpışmalar sırasında, bir anlığına, milyonda milyarda bir saniye kadar kısa bir süre, o eski kuark-glüon plazmasından mikroskobik damlacıklar oluşuyor.

Bir nevi zaman makinesi gibi. Geçmişe gönderdiğin bir şey yok ama kozmos bebekken nasıl görünüyordu, onu minik bir an için yakalıyorsun.

Büyük Keşif: Kuarkların Yarattığı Dalgalar

Ve şimdi gelelim yeni haberlere. MIT'den Yen-Jie Lee liderliğindeki bir ekip, heyecan verici bir şey gözlemlemiş: Kuarkların plazma içinde hareket ederken "iz" bıraktığını görmüşler.

Bunu somutlaştırayım. Bir gölet hayal et, taş attın, daireler yayıldı. Sonra bir ördek yüzüyor, arkasında hafif dalgalanmalar bırakıyor. İşte aynı şey atom altı düzeyde gerçekleşmiş.

Bir kuark kuark-glüon plazmasından geçerken, yoluna devam edip gitmiyor. Plazma o kadar yoğun ve bağlantılı ki, kuarkın varlığına tepki veriyor. Kuark bu ilksel maddeyi itiyor, dalgalar, sıçramalar, hatta girdaplar oluşturuyor.

Lee'nin dediği gibi: "Plazma inanılmaz yoğun, bu yüzden bir kuarkı yavaşlatabiliyor ve tıpkı bir sıvı gibi sıçramalar, girdaplar yaratabiliyor."

Bu keşif büyük önem taşıyor çünkü yıllardır teorisyenlerin tahmin ettiği bir şeyi doğruluyor: Kuark-glüon plazması, birbirinden bağımsız parçacıkların çarpışması gibi değil. Aksine, birleşik, akışkan bir madde gibi davranıyor. Tarihin gördüğü en sıcak sıvı, desek yerinde olur.

Neden Daha Önce Göremedik?

Belki şu soru aklına geldi: Bu kadar temel bir davranışsa, neden şimdiye kadar gözlemleyemedik?

Gerçek şu: Tespit etmesi aşırı zor. Daha önce araştırma yapanlar genellikle kuark ve karşıt-kuark çiftleri aradı, ikisinin de ayrı izler bırakmasını beklediler. Ama sorun şu: İki parçacık zıt yönlerde üretildiğinde, birinin dalgalanması diğerini bastırıyor. Gürültülü bir odada iki fısıltıyı duymaya çalışmak gibi.

Lee ve ekibi yeni bir algılama yöntemi geliştirdi. Parçacık çarpışmalarının yarattığı kaostan kuarkların izlerini ayıklayabildiler. Tek bir kuarkın çevresindeki plazmayı bozduğunun imzasını izole etmenin bir yolunu buldular.

Bu Bize Ne Katıyor?

"İlginç ama ne var bunda" deyip geçme. Kuark-glüon plazmasının nasıl davrandığını anlamak, evrenin en erken anları hakkında kritik ipuçları veriyor. Bu dalgalanmaların boyutunu, hızını, ne kadar uzandığını, ne kadar çabuk söndüğünü ölçerek bilim insanları bu ilksel maddenin özelliklerini belirlemeye başlayabilir.

Lee'nin ifadesiyle: "Kuarkların yarattığı dalgalanmaların nasıl yansıdığını incelemek, kuark-glüon plazmasının özellikleri hakkında yeni bilgiler sağlayacak. Bu deneyle, o ilksel kuark çorbasının fotoğrafını çekiyoruz."

13,8 milyar yıllık bir kozmik fotoğrafa bakıyoruz aslında. Her yeni teknik, bu fotoğrafa daha fazla piksel ekliyor.

Sonuç

Özetlemek gerekirse: Evrenin ilk anlarında, akışkan gibi davranan, içinden geçen parçacıklara tepki veren bir madde vardı. Her şeyin yapı taşlarına dönüşmeden önce, göz açıp kapayınca kayboluveren bir an için.

Ve şimdi, zekice bir fizik deneyi ile devasa bir parçacık hızlandırıcısı sayesinde, o anın nasıl göründüğünü biraz daha net görebiliyoruz.

Birkaç yüz bin yıl önce ateşi keşfetmiş bir tür için fena sayılmaz.